Identification and Characterization of Etv4 Enhancer for Motor Pool Heterogeneity

Abstract

During early spinal cord development, precise specification of motor pools depends on the combinatorial expression of diverse transcription factors expressed in motor neurons. Ets transcription factor family members define the distinct motor pools, guiding subsequent dendrite arborization and axon innervation to target muscles. However, the exact genetic mechanism that activates Ets family transcription factors in specific motor pools is still unclear. Here I searched for enhancers for a Etv4 gene in motor neurons, focusing on evolutionarily conserved regions across species which are transcriptionally active with suitable epigenetic signatures according to public datasets. Total 13 enhancer candidates were identified and GFP reporters were generated to test their activity in vivo. When introduced into the chick spinal cords by in ovo electroporation, One enhancer candidate was selectively active in motor neuron area. Furthermore, overexpression of LIM-HD factors induced ectopic expression of reporter gene and the activity was abolished when putative binding sites within the enhancer was mutated by site-directed mutagenesis. Together, these results suggest that motor pool-specific expression of Etv4 transcription factor is regulated by LIM-HD factors.|초기 척수 발달 동안, 운동 풀의 정확한 특성은 운동 신경에서 발현되는 다양한 전사 인자의 조합에 의해 결정된다. Etv4 전사 인자는 특이적 운동 풀에 발현하여 수상 돌기의 분지 및 축삭 신경을 타겟 근육으로 안내한다. 그러나 특정 운동 풀에서 Etv4 유전자의 정확한 유전적 메커니즘은 아직 명확하지 않다. 본 연구는 종에 걸쳐 진화 적으로 보존되는 특성과 생물정보학 데이터를 이용하여 Etv4 유전자에 대한 인핸서를 찾고자 하며 이를 통해 운동 풀의 생성 원리를 이해하고자 한다. 인핸서가 닭 배아 전기 천공 법에 의해 병아리 배아 척수에 도입되었을 때, 후보 인핸서가 운동 뉴런 영역에서 특이적으로 작동한다는 것을 발견했다. 더욱이, LIM-HD 전사인자의 과발현은 리포터 유전자의 이소성 발현을 유도했다. 이를 통해, Etv4 유전자의 MN 특이적 발현은 LIM-HD 전사인자에 의해 조절되며 Etv4 인핸서에 의해 Etv4 특이적 운동 풀이 형성된다는 것을 시사한다.